PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIODIAGNÓSTICO Y EN RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA

1. PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIODIAGNÓSTICO Y EN RADIOLOGÍA INTERVENCIONISTA L 8: Factores que afectan a la calidad de imagen Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista

2. Introducción Se revisan: Definiciones de parámetros de calidad de imagen Factores que afectan a la calidad de imagen Problemas comunes relacionados con la calidad de imagen encontrados por los radiólogos en la práctica rutinaria Concepto de criterios de imagen como herramienta de ayuda para lograr buena calidad de imagen usando baja dosis de radiación por radiografía

3. Temas Evaluadores de calidad de imagen Contraste en la imagen Borrosidad o falta de agudeza Distorsión y artefactos Ruido en la imagen

4. Objetivo Familiarizarse con los factores que determinan la claridad en la imagen y la forma de mejorar la calidad de la imagen

5. Parte 8: Calidad de imagen Tema 1: Evaluadores básicos de la calidad de imagen Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista

6. Obtención de imágenes de calidad El diagnóstico eficiente requiere Ruido aceptable Buen contraste en la imagen Resolución espacial suficiente Estos factores van ligados La medida “objetiva” de la calidad es difícil

7. Factores que afectan a la calidad de imagen Borrosidad o falta de agudeza Contraste Calidad de imagen distorsión y artefactos ruido

8. Evaluadores/descriptores de calidad de imagen • Evaluadores básicos • Contraste • Resolución • Ruido • Evaluadores de enlace • Transferencia de modulación • Relación señal/ruido • Espectros de Wiener • Evaluadores globales • Análisis de detalles de contraste • Modelo de Rose • Análisis ROC Ruido Espectros de Wiener Análisis de detalles de contraste Modelo de Rose Análisis ROC Relación Señal/ruido S/N Contraste Resolución Función de transferencia de Modulación MTF

9. Parte 8: Calidad de imagen Tema 2: Contraste de la imagen Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista

10. Contraste de la imagen Contraste Medio Contraste Bajo Contraste Alto El contraste en la imagen se refiere a la diferencia fraccional en densidad óptica del brillo entre dos regiones de una imagen

11. Algunos factores que afectan al contraste Contraste en el objeto o radiográfico Espesor de tejidos Densidad de tejidos Densidad electrónica en los tejidos Número atómico efectivo Z Energía de los rayos X en kV Espectro de rayos X (filtro de Al) Rechazo de radiación dispersa Colimador rejilla … • Contraste en la imagen • Contraste radiográfico más: • Características de la película • Características de la pantalla de refuerzo • Nivel de discriminación de TC y DSA • …

12. El valor del voltaje de pico influye en la dureza del haz (calidad del haz) Tiene que relacionarse con la cuestión médica ¿Cuál es la estructura anatómica a investigar? ¿cuál es el nivel de contraste necesario? Para una exploración de tórax: 130 - 150 kV son adecuados para visualizar la estructura pulmonar Pero solo son necesarios 65 kV para ver la estructura ósea Factores de técnica (1)

13. Factores de técnica (2) A más alta energía, mayor poder de penetración de los rayos X A niveles de energía muy altos, la diferencia entre hueso y tejido blando disminuye y ambos llegan a ser igual de transparentes El contraste de la imagen puede realzarse eligiendo un kVp menor para aumentar las interacciones fotoeléctricas Se requiere un mayor kVp cuando el contraste es alto (tórax)

14. Penetración de los rayos X en tejidos humanos 60 kV, 50 mAs 70 kV, 50 mAs 80 kV, 50 mAs

15. Penetración de los rayos X en tejidos humanos Mejora del contraste de la imagen (pulmón)

16. Factores de técnica (3) Los mAs controlan la cantidad de rayos X (intensidad o número de rayos X) La intensidad de rayos X es proporcional a los mAs La sobre o la subexposición pueden controlarse ajustando los mAs Si la placa está demasiado “clara”, el aumento de los mAs conlleva un aumento de la intensidad y de la densidad óptica

17. Penetración de los rayos X en tejidos humanos 70 kV, 25 mAs 70 kV, 50 mAs 70 kV, 80 mAs

18. Contraste del receptor La película como receptor juega un papel importante en alterar el contraste de la imagen Hay películas de altos contraste y sensibilidad La curva característica de la película describe las propiedades intrínsecas del receptor (base + velo, sensibilidad, gradiente medio, máxima densidad óptica) Nota: El procesamiento de la película tiene un pronunciado efecto sobre el velo y el contraste

19. Monitor de video El monitor de video se usa normalmente en fluoroscopia y en imagen digital La presentación en el monitor añade flexibilidad para elegir contrate en la imagen El rango dinámico del monitor es limitado (limitación para presentar un margen amplio de exposiciones) Se consigue una mayor flexibilidad para presentar una imagen contrastada ajustando la ventana de niveles de gris de la imagen digital

20. Agentes de contraste La naturaleza ha dotado de contraste limitado al cuerpo Se emplean frecuentemente agentes de contraste producidos por el hombre para conseguirlo cuando el contraste natural es pobre (yodo, bario) Se trata de conseguir señales diferentes de los tejidos adyacentes y hacer visibles órganos transparentes a los rayos X

21. Parte 8: Calidad de imagen Tema 3: Borrosidad o falta de agudeza Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista

22. Borrosidad o falta de agudeza Los contornos de un órgano o lesión podrían ser muy definidos y, sin embargo, la imagen poseer falta de agudeza Existen diferentes factores que podrían ser responsables de la falta de “nitidez” o borrosidad Al ver la imagen, el radiólogo podría opinar que esta carece de “detalle” o de “resolución” (reacción subjetiva del observador al grado de agudeza presente en la imagen)

23. Resolución Es la menor distancia a la que dos objetos pueden separarse para que aún parezcan distintos Ejemplos de límites Pantalla de refuerzo - película: 0.01 mm TC: 0.5 mm Otra definición: función de “punto extendido” Característica de un objeto “puntual” Se espera que un objeto puntual sea un punto en la imagen Borrosidad debida a imperfecciones del sistema de imagen Medida: anchura a mitad de altura FWHM

24. Factores que afectan a la agudeza de la imagen Borrosidad geométrica Borrosidad del objeto Borrosidad en la imagen Borrosidad por movimiento Borrosidad del objeto

25. Borrosidad geométrica Si la mancha focal es infinitesimalmente pequeña, la borrosidad se minimiza por la pequeña pérdida de agudeza geométrica A medida que la mancha focal crece, crece la borrosidad en la imagen Mancha focal pequeña Mancha focal grande

26. Borrosidad geométrica Otra causa de borrosidad geométrica es la distancia desde el objeto al receptor Se pierde agudeza (aumenta la borrosidad) alejando el receptor del objeto Nota: Cuanto menor es el tamaño del foco y más cerca está el objeto y la película (o receptor), mejor es la calidad de imagen como resultado de la reducción en borrosidad geométrica

27. Borrosidad (falta de agudeza) en el objeto No todas las estructuras en el cuerpo poseen contornos bien definidos (la superposición está esencialmente presente en casi todas las situaciones) Los órganos no tienen contornos cuadrados o rectangulares La fidelidad para que los detalles del objeto se trasladen a la imagen es un requisito esencial de cualquier sistema de imagen La ausencia de agudeza en el objeto se refleja en la imagen

28. Falta de agudeza debida a movimiento (1) Común y comprensible borrosidad en imagen médica Movimiento del paciente: Niño no colaborador Contracción o relajación de un órgano Movimiento cardiaco, respiración, etc El movimiento voluntario puede controlarse manteniendo un corto tiempo de exploración y pidiendo al paciente que permanezca quieto durante el examen

29. Falta de agudeza debida a movimiento (2) Se consiguen tiempos de exposición más cortos usando pantallas de refuerzo rápidas N.B.: pantallas más rápidas producen pérdida de detalles (agudeza del receptor) Además, el uso de un tiempo de exposición más corto tiene que compensarse con un aumento de los mA para conseguir una buena imagen Ello implica a menudo usar el foco grueso (mancha focal grande) (agudeza geométrica)

30. Falta de agudeza del receptor La pantalla intensificadora en radiografía tiene un tamaño de cristal mayor que el de la emulsión de la película Una imagen obtenida sin la pantalla será más nítida que la obtenida con ella, pero ésta última requerirá mucha más dosis El espesor de la pantalla produce también degradación de la agudeza En imagen digital, la imagen presentada en una matriz mayor con menor tamaño de pixel tiene mayor claridad

31. Parte 8: Calidad de imagen Tema 4: Distorsión y artefactos Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista

32. Distorsión y artefactos Magnificación desigual de distintas estructuras anatómicas Incapacidad de dar una impresión exacta del tamaño real, forma y posiciones relativas Artefacto de reja (reja visualizada en la película) Punto luminoso que asemeja microcalcificaciones (polvo en la pantalla) Mal contacto pantalla-película, mala colocación del paciente (mama)

33. Distorsión y artefactos

34. Distorsión y artefactos

35. Parte 8: Calidad de imagen Tema 5: Ruido en la imagen Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista

36. Ruido Se define como la incertidumbre o imprecisión en el registro de una señal Pintura impresionista: la precisión del objeto aumenta con el número de trazos Imagen mediante rayos X: cuando se registra con bajo número de fotones X tiene un alto grado de incertidumbre, luego más fotones dan menos ruido Otras fuentes de ruido: Grano en la película radiográfica Grano grande en las pantallas de refuerzo Ruido electrónico del amplificador o del detector

37. Ruido en la película El ruido se caracteriza por la desviación estándar (s) de las medidas de densidad óptica en cualquier región uniforme de la película

38. Ruido en la imagen La información no útil es ruido La “nieve” en la imagen de un televisor, las manchas en una imagen ultrasónica son ejemplos de ruido El ruido interfiere con la visualización de las características de la imagen útiles para el diagnóstico Diferentes componentes de ruido: Ruido por radiación (“efecto tacón”) Ruido estructural (dispersión Compton) Ruido en el receptor (respuesta no uniforme a un haz uniforme de rayos X) Moteado cuántico (flujo de fotones bajo)

39. Resumen Técnicas diferentes y factores físicos pueden influir en la calidad de imagen, perjudicando la capacidad de detección de las estructuras anatómicas útiles para el diagnóstico (aumentando la pérdida de agudeza de la imagen ) Ciertos factores dependen del receptor, ciertos otros están más relacionados con la técnica radiográfica

40. Dónde conseguir más información Hendee WR, Riternour ER, eds. Medical Imaging physics, 3rd ed. St. Louis: Mosby Year Book, 1992 Sprawls Perry Jr. Ed. Physical principles of medical imaging. Maddison: Medical Physics Publishing, 1993 Moores BM, Wall BF, Eriskat H y Schibilla H, eds. Optimization of image quality and patient exposures in diagnostic radiology. London: British Institute of Radiology 1989.